Ladegeleiding

Ladegeleiding, ook wel bekend als ladinggeleiding of charge transport, is het proces waarbij elektrische ladingen zich verplaatsen in een materiaal onder invloed van een elektrisch veld of concentratieverschillen. Het omvat zowel drift van dragers (elektronen en gaten in metalen en halfgeleiders) als diffusie, waarbij ladingen zich verplaatsen langs concentratiegradiënten. In verschillende materialen treden verschillende dragers op: elektronen en gaten in elektronica, en Ion, proton of andere ionen in ionische geleiders.

In metalen en halfgeleiders bepaalt ladingsgeleiding de elektrische geleidbaarheid. De arbeidsmatige uitdrukking voor de geleiding in veel halfgeleiders is σ = q(n μ_n + p μ_p), waarbij q de elementaire lading is, n en p de dichtheden van elektronen en gaten, en μ_n en μ_p hun mobiliteiten. De drijvende kracht is het elektrische veld; diffusie ontstaat door concentratieverschillen, wat samen leidt tot drift-diffusie evenwicht. De theorie gaat vaak uit van modellen zoals het Drude-model en de statistische beschrijving van Boltzmann, met de relatie tussen mobiliteit en diffusie via de Einstein-relatie.

In ionische geleiders (bijv. elektrolyten, keramische ionenbatterijen) zijn de bewegende de ladingsdragers ionen. De totale geleiding hangt af van de soort ionen, hun concentraties en mobiliteiten, en wordt vaak uitgedrukt in termen van ionische geleidbaarheid.

Meettechnieken omvatten I–V-karakteristieken, impedantie-spectroscopie enHall-effectmetingen voor draagertypen en mobiliteiten. Toepassingen variëren van elektronische schakelingen en sensoren tot batterijen, brandstofcellen en elektrochemische systemen. Historisch heeft de studie van ladingsgeleiding belangrijke voortbrengsten geleverd aan de ontwikkeling van elektronica en batterijtechnologie.